Aula 08 Processos de Conformação Usinagem-novo

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Universidade Paulista
Processos Conformação e 
Usinagem
Aula 08 
Curso Engenharia Mecânica 
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Principais processos de conformação(slide 02/70)
Calandragem: É o processo de conformação pelo qual se
dá forma a chapas e/ou laminados de metal, pela
passagem entre rolos, conferindo-lhes assim curvatura,
espessura constante e um acabamento de qualidade. A
calandra consiste em três rolos dispostos no vértice de
um triângulo, de forma que consegue-se conformar
tubos de qualquer diâmetro e com chapas de varias
espessuras.
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Calandragem(slide 03/70)
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Classificação(slide 04/70)
 Quanto ao tipo de esforço predominante:
- Compressão direta (forjamento e laminação)
- Compressão indireta (trefilação e extrusão)
- Tração (Estampagem de chapas)
- Flexão (dobramento e calandragem)
- Fluxo intermitente: Estampagem e forjamento
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Quanto a forma do produto:
- Chapas e perfis: Laminação e estampagem
- Tubos e fios: calandragem e trefilação
Quanto ao fluxo de deformação
- Fluxo contínuo: Laminação, trefilação e extrusão
Classificação(slide 05/70)
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- Quanto ao tamanho da região deformada:
- Processos com região de deformação localizada
- Laminação
- Trefilação
- Extrusão
- Processos com região de deformação generalizada
Classificação(slide 06/70)
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- Estampagem profunda
- Forjamento
- Quanto ao produto obtido:
- Processos de conformação primária
- Obtêm-se produtos semi-acabados
- Processos de conformação secundários
- Obtêm-se produtos acabados
Classificação(slide 07/70)
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Produtos(slide 08/70)
 Atualmente cerca de 80% dos
produtos manufaturados sofrem
uma ou mais operações de
conformação para a obtenção de
peças com formas úteis, tais
como tubos, barras, chapas finas
além de peças com seu formato
final.
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Forjamento(slide 09/70)
O forjamento é um processo de conformação mecânica
pelo martelamento ou pela prensagem de um metal, ou
seja, mediante a aplicação de esforços mecânicos de
compressão altera-se plasticamente a formas dos
materiais. É um processo de conformação, feito
geralmente a quente, através da aplicação de choque ou
pressão, que conduz a um rearranjo favorável das fibras
do metal.Ele é o antecessor de todos os processos de
transformação por deformação plástica. As tribos hindus
desde 1500 antes de Cristo trabalhavam o ouro, a prata e
o ferro.
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Forjamento(slide 10/70)
http://www.mahesh.net/sadhu/about.html
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O forjamento, assim como qualquer outro processo de
trabalho mecânico, está associado com uma variação na
macroestrutura do metal, o que conduz a um rearranjo das
fibras e altera o tamanho do grão.
ForjadoLaminado
Forjamento(slide 11/70)
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As peças forjadas, temperadas e revenidas empregadas
em componentes sujeitos a altas tensões e deformações,
não podem ser superadas em desempenho, confiabilidade,
resistência mecânica e à fadiga e a cargas súbitas.
Forjamento(slide 12/70)
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O forjamento basicamente divide-se em dois tipos:
Forjamento com matrizes abertas ou planas. Neste caso,
o metal deforma-se entre as matrizes abertas, podendo fluir
para os lados sobre a superfície da matriz.
Forjamento com matrizes fechadas ou estampos. Neste
caso, o metal é obrigado a deformar-se de maneira a
ocupar o contorno do molde formado por um par de
matrizes.
Forjamento(slide 13/70)
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Os forjados são feitos por este processo quando:
O forjado é muito grande para ser feito em matrizes
fechadas.
A quantidade é muito pequena para compensar a
usinagem de matrizes fechadas.
O formato da peça é muito simples..
O forjamento em matrizes abertas(slide 14/70)
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O forjamento em matrizes fechadas(slide 15/70)
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O forjamento em matrizes fechadas(slide 16/70)
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O forjamento em matrizes fechadas(slide 17/70)
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Peças forjadas em matrizes fechadas(slide 18/70)
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Máquinas para forjamento(slide 19/70)
Martelete de mola
120 a 300 marteladas 
por minuto.
Massa de golpe de 
30 a 250 Kgf.
É utilizada para 
forjamento de peças 
delgadas, que 
esfriam-se com 
rapidez.
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Máquinas para forjamento (slide 20/70)
Martelete pneumático
A massa de golpe 
varia de 50 a 
1000 Kgf 
190 golpes por 
minuto.
É usado para 
forjamento de 
peças de até 20 
Kgf.
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Máquinas para forjamento 
Martelete de fricção
A massa de golpe varia de 50 
a 1000 Kgf 
60 golpes por minuto.
Máquinas para forjamento (slide 21/70)
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Máquinas para forjamento 
Prensa excêntrica ou manivela
Capacidade de 500 a 18.000 t.
Velocidades de recalcamento entre 
0,5 a 0,8 m/s. 
(50 golpes/min) 
A deformação penetra mais 
profundamente.
tolerância entre 0,2 e 0,5 mm.
Prensas tipo manivela permitem 
ampla mecanização e mesmo 
automatização.
Manivela Excêntrica Joelho
Prensa
Excêntrica
Máquinas para forjamento (slide 22/70)
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Máquinas para forjamento 
Prensa hidráulica
Forjamento de lingotes de 
até 250 t
Capacidade de até 50000 t
F = pxA
p = pressão hidráulica na
cabeça do pistão 
A = área da cabeça do
pistão
4
A
2
Dπ
=
Máquinas para forjamento (slide 23/70)
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 O forjamento foi utilizada até a idade média para a
fabricação de armas e armaduras.
Peças Forjadas (slide 22/70)
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Aplicações (slide 25/70) 
De um modo geral, todos os materiais conformáveis
podem ser forjados.
Os mais utilizados para a produção de peças forjadas são:
Aços (comuns e ligados, aços estruturais, aços para
cementação e para beneficiamento
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Aços inoxidáveis ferríticos e austeníticos
Aços ferramenta
Ligas de alumínio
Ligas de cobre (especialmente os latões)
Ligas de magnésio
Ligas de níquel
Ligas de titânio
Aplicações (slide 26/70) 
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Forjamento a Quente (slide 27/70) 
É o processo de conformação no qual o metal a ser forjado
se encontra acima da temperatura de recristalização. Isto
faz com que durante a deformação os mecanismos de
recuperação e recristalização aconteçam, inibindo a
geração de tensões internas e favorecendo a ductilidade
pela formação e aumento dos grãos
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Forjamento a Quente (slide 28/70) 
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Vantagens do processo (slide 29/70)
Menor esforço requerido para deformar o metal;
Aumento da capacidade do material para escoar sem se
romper (ductilidade);
Eliminação de bolhas e poros por caldeamento;
Eliminação e refino da granulação grosseira do material
fundido.
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Desvantagens do processo (slide 30/70)
Necessidade de equipamentos especiais (fornos,
manipuladores, etc.) e gasto de energia para
aquecimento das peças;
Reações do metal com a atmosfera do forno,
levando a perdas de material por oxidação e
outros problemas relacionados.
Desgaste das ferramentas é maior e a lubrificação
é difícil;
Necessidade de grandes tolerâncias dimensionais
por causa de expansão e contração térmica.
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FORJAMENTO (slide 31/70)
Incrustações de óxidos – causadas pela camada de
óxidos que se formam durante o aquecimento. Essas
incrustações normalmente se desprendem mas,
ocasionalmente, podem ficar presas nas peças.
Descarbonetação – caracteriza-se pela perda de carbono
na superfície do aço, causada pelo aquecimento do
metal.Queima – gases oxidantes penetram nos limites dos
contornos dos grãos, formando películas de óxidos. Ela
é causada pelo aquecimento próximo ao ponto de fusão.
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Forjamento a Frio (slide 32/70)
 O forjamento a frio tem esse nome, pois o
processo é realizado abaixo da temperatura
de recristalização do material forjado.
 A carga utilizada para a conformação por
forjamento a frio é muito grande, podendo
chegar até a 15000 toneladas para prensas
de grande porte. Isso causa um grande
desgaste das ferramentas e da matriz.
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Forjamento a Frio (slide 33/70)
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 O acabamento superficial e a exatidão dimensional de
uma peça forjada a frio são superiores ao do
forjamento a quente e até de outros processos de
conformação e fundição.
 Geralmente as peças forjadas a frio já saem da matriz
pronta para serem utilizadas, sem necessidade de
ajustes de superfície ou dimensão.
Forjamento a Frio (slide 34/70)
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Preparação do aço para forjamento a frio (slide 35/70)
A maioria dos aços trabalhados no forjamento possui uma
resistência mecânica muito alta, o que torna a carga
necessária de conformação elevada e consequentemente
diminui a vida das ferramentas utilizadas.
Para que se diminua a resistência desses aços e torne
mais amena a carga de aplicação, é interessante que o
aço passe por um tratamento térmico de esferoidização.
A cementita em forma de esferas torna mais fácil o
escoamento do material entre os grãos, o que diminui a
força necessária para a fluidez do aço trabalhado.
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Vantagens do processo (slide 36/70)
Menor quantidade de matéria-prima requerida (a peça
pode ser obtida em sua forma final sem nenhuma
perda de material.
Alta produtividade
Possibilita a substituição de um material de custo maior
(alta liga) forjado a quente, por outro de custo menor
(aço carbono) forjado a frio, obtendo-se assim peças
forjadas com propriedades mecânicas equivalentes.
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Desvantagens do processo (slide 37/70)
Necessidade de prensas de maior capacidade;
Pressões elevadas nas ferramentas, necessitando assim
de materiais especiais e geralmente de alto custo;
Necessidade de recozimentos intermediários para
obterem-se grandes deformações;
Viável economicamente apenas para lotes grandes de
peças;
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Forjamento Por Martelamento (slide 38/70)
O forjamento por martelamento é feito aplicando-se
pancadas (golpes ou batidas) rápidas e sucessivas no
metal, aplicando pressão sobre a peças no momento
em que existe o contato do martelo de forja e a peça
metálica. Por sua vez, esta pressão é absorvida pelo
metal que se deforma muito rapidamente.
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Forjamento Por Martelamento (slide 39/70)
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Consiste de uma bigorna ou uma base
suportada por colunas com guias no qual é
inserido o martelo. A energia que deforma a
peça é obtida pela queda do martelo e o peso
do martelo determina a força do golpe.
Martelamento por queda com guia : é muito
usado principalmente para forjamento com
martelos de até 4500 kg. Rolos são usados
para levantar o guia e depois lança-lo
mecanicamente.
Martelamento por gravidade (slide 40/70)
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Martelamento por gravidade (slide 41/70)
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Martelamento gravidade (slide 42/70)
Martelo de queda por gravidade com levantamento por ar: é
similar ao martelamento por queda com guia uma vez que a
energia também é obtida pela queda do martelo. A
diferença é que o martelo é levantado por meio de pressão
de ar ou de vapor. O martelo é mantido na posição por
meio de pistões pressurizados que produzem movimento
cíclico de martelamento.Martelo de queda por gravidade
eletro-hidráulico: o martelo é levantado por meio de óleo
pressurizado contra uma câmara de ar. O ar comprimido
diminui o impacto na subida do martelo e ajuda a acelera-lo
na descida. É possível também o uso de sistemas
eletrônicos para programar a altura de queda para cada
golpe individual.
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Martelo de queda por gravidade eletro-hidráulico: o martelo
é levantado por meio de óleo pressurizado contra uma
câmara de ar. O ar comprimido diminui o impacto na
subida do martelo e ajuda a acelera-lo na descida. É
possível também o uso de sistemas eletrônicos para
programar a altura de queda para cada golpe individual.
Martelo energizado na queda: o martelo é acelerado
durante a queda por ar, vapor ou pressão hudráulica. É
usado quase exclusivamente para forjamento com matriz
fechada.
Martelamento gravidade (slide 43/70)
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Forjamento Por Prensagem (slide 44/70)
Nesse tipo de processo uma pressão continua e
devagar é aplicada na área a ser forjada. Esta
operação pode ser realizada a quente ou a frio. A
operação a frio é utilizada em materiais recozidos, e o
processo a quente é feito em peças para maquinaria
pesada. O forjamento por pressão é mais econômico
do que o forjamento por impacto, e grandes
tolerâncias dimensionais são obtidas.
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Forjamento Por Prensagem (slide 45/70)
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Forjamento em Matriz Aberta (slide 46/70)
O material é conformado entre matrizes planas ou de
formato simples, que normalmente não se tocam. É
usado geralmente para fabricar peças grandes, com
forma relativamente simples (p. ex., eixos de navios e
de turbinas, ganchos, correntes, âncoras, alavancas,
excêntricos, ferramentas agrícolas, etc.) e em
pequeno número; e também para pré-conformar
peças que serão submetidas posteriormente a
operações de forjamento mais complexas.
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Forjamento em Matriz Aberta (slide 47/70)
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Forjamento em Matriz Fechada (slide 48/70)
O material é conformado entre duas metades de matriz
que possuem, gravadas em baixo-relevo, impressões com
o formato que se deseja fornecer à peça.
A deformação ocorre sob alta pressão em uma cavidade
fechada ou semi-fechada, permitindo assim obter-se peças
com tolerâncias dimensionais menores do que no
forjamento livre.
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Forjamento em Matriz Fechada (slide 49/70)
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Nos casos em que a deformação ocorre dentro de uma
cavidade totalmente fechada, uma quantidade
insuficiente implica falta de enchimento da cavidade e
falha no volume da peça; um excesso de material
causa sobrecarga, com probabilidade de danos ao
ferramental e ao maquinário. Dada a dificuldade de
dimensionar a quantidade exata fornecida de material,
é mais comum empregar um pequeno excesso. As
matrizes são providas de uma zona oca especial para
recolher o material excedente ao término do
preenchimento da cavidade principal. O material
excedente forma uma faixa estreita (rebarba) em torno
da peça forjada. A rebarba exige uma operação
posterior de corte para remoção.
Forjamento em Matriz Fechada (slide 50/70)
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Forjamento em Matriz Fechada (slide 51/70)
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Defeitos típicos de produtos forjados (slide 52/70)
 Podem ser mencionados os seguintes defeitos típicos de 
peças forjadas, decorrentes de falhas na matéria-prima 
ou da técnica de operação:
- falta de redução
- trincas superficiais, 
- trincas nas rebarbas, 
- trincas internas
- gotas
- incrustações de óxidos
- queimas 
- descarbonetação.
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Exercício Resolvido (slide 53/70)
 Exercício Resolvido Deseja-se obter um parafuso com
as dimensões apresentadas na figura abaixo a partir de
uma barra de seção transversal com diâmetro de 20mm
por meio de forjamento. Dados: Kstr1 = 920 N/mm²
µ=0,15
 a) Qual deverá ser o comprimento inicial da peça?
 É o comprimento da peça não inseriano molde será dado
por:
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Volume da cabeça do parafuso:
A área inicial será dada por:
Exercício Resolvido (slide 54/70)
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a) É o comprimento da peça não inseria no molde será 
dado por:
O comprimento total:
ht = 45 + 60mm= 105mm
Exercício Resolvido (slide 55/70)
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b) Calcule a força de forjamento?
Para peças simétricas a força necessária para
transformação por forjamento e dada por:
Onde A1 é a área após o forjamento,Kstr1 é tensão de fluxo
ao final do forjamento, µ é o coeficiente de atrito,
d1 é o diâmetro após forjamento e h1 é a altura após
forjamento.
Exercício Resolvido (slide 56/70)
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Peças qualquer geometria 
Onde nF é a deficiência de deformação. 
Exercício Resolvido (slide 57/70)
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b) A força de forjamento é: 
Exercício Resolvido (slide 58/70)
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FERRARESI, D. - Fundamentos da Usinagem dos Metais - Ed. Edgard Blucher, 
1977
BRESCIANI FILHO, E. ET alli - Conformação Plástica dos Metais – disponível para 
acesso livre em: 
<http://www.ocw.unicamp.br/fileadmin/user_upload/cursos/EM730/CONFORMACA
OPLASTICADOSMETAIS_1.pdf >, 2011.
MACHADO, A. R. et alli – Teoria da Usinagem dos Materiais – Ed. Edgard Blucher, 
2011
NOVASKI, O. - Introdução à Engenharia de Fabricação Mecânica - Ed. Edgard 
Blucher, 2003
NOVASKI, O. – Custos de Usinagem - Ed. Edgard Blucher, 2003
MACHADO, A. R. et alli – Teoria da Usinagem dos Materiais – Ed. Edgard Bkucher, 
2011
SCHEAFFER, L. - Conformação Mecânica – Imprensa Livre, Porto Alegre, 1999.
HELMAN, H. C. et alli - Fundamentos da Conformação Mecânica dos Metais – Ed. 
Artliber, 2005;
DINIZ, A. ET alli – Tecnologia da Usinagem dos Materiais – Ed Artlieber, 2008
https://www.home.sandvik/br/
http://portal.inep.gov.br
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS (slide 69/70)
http://www.ocw.unicamp.br/fileadmin/user_upload/cursos/EM730/CONFORMACAOPLASTICADOSMETAIS_1.pdf
http://www.ocw.unicamp.br/fileadmin/user_upload/cursos/EM730/CONFORMACAOPLASTICADOSMETAIS_1.pdf
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http://portal.inep.gov.br/
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Fonte: STEMMER, Caspar Erich. Ferramentas de Corte I- Florianópolis: Ed. Da 
UFSC, 2007. p.168.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS (slide 70/70)
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